在激光技術(shù)飛速發(fā)展的今天，激光脈沖測試在科研、工業(yè)加工、通信等諸多領(lǐng)域都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。精準(zhǔn)獲取激光脈沖的各項(xiàng)參數(shù)，是確保激光系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、優(yōu)化系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。RIGOL DS80000 系列高帶寬示波器憑借卓越的性能，為激光脈沖測試提供了可靠的解決方案，助力各行業(yè)攻克測試難題。本文將通過具體案例，深入剖析 RIGOL DS80000 在激光脈沖測試中的應(yīng)用。

一、RIGOL DS80000 系列示波器概述
RIGOL DS80000 系列是普源精電自主研發(fā)的第八代數(shù)字示波器，專為應(yīng)對高速信號(hào)測試挑戰(zhàn)而設(shè)計(jì)。該系列示波器擁有最高 13GHz 的模擬帶寬，最高 40GSa/s 的實(shí)時(shí)采樣率，以及最高 4Gpts 的存儲(chǔ)深度，波形捕獲率可達(dá) 500,000wfms/s。同時(shí)，配備 15.6 英寸高清觸摸大屏，支持多窗口手勢操作，并具備豐富的觸發(fā)功能、串行總線解碼功能和數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，能夠滿足復(fù)雜測試場景的需求。
二、在半導(dǎo)體激光器調(diào)制帶寬測試中的應(yīng)用
2.1 測試背景與挑戰(zhàn)
半導(dǎo)體激光器在光通信、激光加工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，調(diào)制帶寬是衡量其性能的重要指標(biāo)。在測試半導(dǎo)體激光器調(diào)制帶寬時(shí)，需提供一個(gè)頻率范圍最大 10GHz 且幅值可調(diào)節(jié)的測試信號(hào)，同時(shí)需要高速穩(wěn)定的采集設(shè)備，以觀察輸出光的信息。激光器輸出的調(diào)制光頻率范圍較廣，對測試設(shè)備的帶寬和采樣率要求極高。
2.2 測試方案搭建
在此次測試中，選用 RIGOL DSG3000B 系列高帶寬射頻源，為半導(dǎo)體激光器提供穩(wěn)定的調(diào)制信號(hào)，其頻率范圍和模擬、數(shù)字調(diào)制功能，能滿足測試對調(diào)制信號(hào)的要求。搭配 RIGOL DS80000 系列數(shù)字示波器采集測量高速光電信號(hào)。DS80000 系列示波器最高支持 13GHz 帶寬，可滿足激光器 13GHz 以下的測量需求，40GSa/s 的采樣率，依據(jù)奈奎斯特采樣定律，能采集周期 50ps 以上的信號(hào)，精準(zhǔn)捕捉調(diào)制光信號(hào)轉(zhuǎn)化出的電信號(hào)波形。
2.3 測試過程與結(jié)果分析
測試時(shí)，半導(dǎo)體激光器接收不同的調(diào)制信號(hào)，輸出對應(yīng)的波形。通過 DS80000 示波器測量電壓值，并與射頻源提供的信號(hào)進(jìn)行對比，得出半導(dǎo)體激光器的調(diào)制帶寬范圍和頻率響應(yīng)效果。示波器的 REF 參考波形功能可保留十個(gè)采集到的信號(hào)，方便對不同頻率和功率下的波形進(jìn)行對比分析。此外，示波器自帶波形測量功能，以及內(nèi)置的頻率計(jì)和電壓表，通過多次測量，能準(zhǔn)確獲取半導(dǎo)體激光器的相關(guān)參數(shù)。測試結(jié)果表明，該方案實(shí)現(xiàn)了對半導(dǎo)體激光器調(diào)制帶寬的高精度測量，為產(chǎn)品研發(fā)和優(yōu)化提供了有力的數(shù)據(jù)支持。
三、在激光雷達(dá)測試中的應(yīng)用
3.1 測試背景與挑戰(zhàn)
激光雷達(dá)作為自動(dòng)駕駛、3D 映射和機(jī)器人導(dǎo)航等領(lǐng)域的核心傳感器，其性能直接影響系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。在激光雷達(dá)的開發(fā)和測試過程中，需要對激光脈沖和反射信號(hào)進(jìn)行精確分析，以確保信號(hào)的完整性、時(shí)序的準(zhǔn)確性，并進(jìn)行故障診斷和系統(tǒng)優(yōu)化。這要求測試設(shè)備具備高帶寬、高采樣率和多通道同步測量能力。
3.2 測試方案搭建
RIGOL DS80000 系列示波器憑借高帶寬和多通道特性，成為激光雷達(dá)測試的理想選擇。將示波器的多個(gè)通道分別連接到激光雷達(dá)的激光發(fā)射端、接收端以及其他關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)捕獲激光脈沖和反射信號(hào)的波形。
3.3 測試過程與結(jié)果分析
3.3.1 信號(hào)完整性分析
通過 DS80000 示波器，可捕捉激光脈沖和反射信號(hào)的波形，測量上升時(shí)間、下降時(shí)間、振鈴等參數(shù)，判斷信號(hào)是否失真。同時(shí)，對信號(hào)中的噪聲進(jìn)行檢測和量化，分析隨機(jī)噪聲和周期性噪聲的來源，為優(yōu)化激光雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
3.3.2 時(shí)序分析
示波器的高時(shí)間分辨率，可精確測量激光脈沖發(fā)射和接收之間的時(shí)間延遲，為計(jì)算目標(biāo)距離提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。在多通道激光雷達(dá)系統(tǒng)中，利用示波器的多通道功能，檢查各通道信號(hào)的同步性，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
3.3.3 調(diào)試與驗(yàn)證
在激光雷達(dá)原型設(shè)計(jì)階段，使用 DS80000 示波器的自動(dòng)測量功能，快速驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)是否滿足預(yù)期指標(biāo)，如檢查放大器的增益、濾波器的頻率響應(yīng)等。在系統(tǒng)優(yōu)化過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控激光器脈寬和重復(fù)頻率調(diào)整時(shí)輸出信號(hào)的變化，找到最佳工作參數(shù)，提高系統(tǒng)的測距精度，降低功耗和熱量生成。
3.3.4 故障診斷
當(dāng)激光雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過對比正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)下的波形，快速定位問題。示波器的長時(shí)間數(shù)據(jù)記錄功能，可記錄信號(hào)的變化過程，對間歇性故障的診斷尤為有用，幫助工程師找出故障原因，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
四、應(yīng)用總結(jié)與展望
上述案例充分展示了 RIGOL DS80000 系列高帶寬示波器在激光脈沖測試中的強(qiáng)大優(yōu)勢和廣泛應(yīng)用前景。無論是半導(dǎo)體激光器調(diào)制帶寬測試，還是激光雷達(dá)系統(tǒng)的全面測試，DS80000 示波器都能憑借高帶寬、高采樣率、深存儲(chǔ)和豐富的功能，為測試工作提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，助力工程師解決復(fù)雜的測試難題。

隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，對激光脈沖測試的要求也將越來越高。RIGOL DS80000 系列示波器有望在未來持續(xù)升級，進(jìn)一步提升性能，拓展功能，為激光領(lǐng)域的科研和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更加強(qiáng)大的測試工具，推動(dòng)激光技術(shù)在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用。

審核編輯 黃宇